用非平衡電橋檢測內(nèi)阻【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹垦芯堪雽?dǎo)體熱敏阻值的電阻和濕度的關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)方案】電橋按檢測方法可分為平衡電橋和非平衡電橋。其實(shí)它們都可以確切地檢測阻值，但平衡電橋只能用于檢測相對穩(wěn)定的內(nèi)阻值，而非平衡電橋能用于檢測連續(xù)變化的內(nèi)阻值。平衡電橋惠斯登電橋（平衡電橋）的原理如圖1所示，調(diào)節(jié)R使檢流計(jì)G無電壓流過時(shí)，C、D兩點(diǎn)等電位，電橋平衡，進(jìn)而得到非平衡電橋非平衡電橋稱作不平衡電橋或微差電橋。圖2為非平衡電橋的原理圖，B、D之間為一負(fù)載內(nèi)阻R。因?yàn)榭梢詼y量連續(xù)變化的U（1）非平衡電橋的橋路方式1）等臂電橋電橋的四個(gè)橋臂電阻相等，即R2）輸出對稱電橋，俗稱立式電橋這時(shí)電橋的橋臂內(nèi)阻對稱于輸出端，即R3）電源對稱電橋，亦稱為臥式電橋這時(shí)從電橋的電源端看橋臂內(nèi)阻對稱，即R4）比列電橋這時(shí)橋臂內(nèi)阻成一定的比列關(guān)系，即R為比列系數(shù)。實(shí)際上這是通常方式的非平衡電橋。相對橋臂內(nèi)阻很大時(shí)的非平衡電橋（電流輸出方式）當(dāng)負(fù)載內(nèi)阻表示。ABC移相的電壓降為UDC之差，即DCBC=0，即電橋處于平衡狀態(tài)。為了檢測的確切性，在檢測的起始點(diǎn)，電橋必須調(diào)至平衡，稱為預(yù)調(diào)平衡。預(yù)調(diào)平衡可使輸出只與某一臂的內(nèi)阻變化有關(guān)。若R各類電橋的輸出電流公式如下：1）等臂電橋（R較小時(shí)，即滿足RR時(shí)，里面（7）～（9）三式的分母中含R項(xiàng)可略去，公式可得以簡化，這兒從略。
通常來說，等臂電橋和輸出對稱電橋的輸出電流比電源對稱電橋高，因而靈敏度也高，但電源對稱電橋的檢測范圍大，可以通過選擇R差別愈大，檢測范圍也愈大。在用非平衡電橋測內(nèi)阻時(shí)，需將被測內(nèi)阻R接入非平衡電橋，并進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡，這時(shí)電橋輸出電流為0。改變外界條件（如溫度t），則被測內(nèi)阻發(fā)生變化，這時(shí)電橋輸出電流相對橋臂內(nèi)阻可比擬時(shí)的非平衡電橋（功率輸出方式）當(dāng)負(fù)載內(nèi)阻R就是說有輸出功率，此種電橋稱作為功率橋。功率橋可以表示為圖3（a）。應(yīng)用有源端口網(wǎng)路定律，功率橋可以簡化為圖3（b）所示電路。UBD為BD之間的開路電流，由（5）式表示，R″是有源一端網(wǎng)路等值大道中的內(nèi)阻，其值等于該網(wǎng)路入端內(nèi)阻（10）由3（b）可知，流經(jīng)負(fù)載內(nèi)阻R，這是功率橋的平衡條件，與（5）式一致，也就是說功率輸出方式與電流輸出方式的非平衡電橋的平衡條件是一致的。最大功率輸出時(shí)，電橋的靈敏度最高。當(dāng)電橋的負(fù)載內(nèi)阻R（12）即阻抗匹配時(shí)，電橋的輸出功率最大。此時(shí)電橋的輸出電壓由（11）式得（13）輸出電流為的內(nèi)阻有增量R時(shí)，我們可以得到三種橋路方式的電壓、電壓和功率變化。檢測時(shí)都須要預(yù)調(diào)平衡，平衡時(shí)的均為0，電壓、電壓和功率變化都是相對平衡狀態(tài)時(shí)講的。
最大功率輸出時(shí)，三種橋路方式的電壓、電壓和功率變化分別為：1）等臂電橋R（15）2）輸出對稱電橋橋R（16）3）電源對稱電橋R（17）測得I（18）可得到R，進(jìn)而求得R當(dāng)內(nèi)阻增量R較小時(shí)，即滿足R＜＜R時(shí)，里面（15）～（17）三組公式的分母含半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻（2.7kΩMF512.7kΩMF51型半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻，是由一些過渡金屬氧化物（主要用Mn、Co、Ni和Fe導(dǎo)體的特點(diǎn)。對于通常半導(dǎo)體材料，內(nèi)阻率隨氣溫變化主要依賴于自旋含量，而遷移率隨氣溫的變化相對來說可以忽視。但上述過渡金屬氧化物則有所不同，在溫度范圍內(nèi)基本上已全部電離，即氮化物含量基本上與溫度無關(guān)，此時(shí)主要考慮遷移率與濕度的關(guān)系。隨著氣溫下降，遷移率降低，內(nèi)阻率升高，故這類金屬氧化物半導(dǎo)體是一種具有負(fù)氣溫系數(shù)的熱敏內(nèi)阻器件，其阻值—溫度特點(diǎn)見表1。依據(jù)理論剖析，半導(dǎo)體熱敏內(nèi)阻的內(nèi)阻—溫度特點(diǎn)的物理表達(dá)式一般可表示為（19）其中R25為材料常數(shù)，其值因制做時(shí)不同的處理方式而異電橋法測電阻，對確定的熱敏內(nèi)阻，可以由實(shí)驗(yàn)測得的內(nèi)阻—溫度曲線求得。我們也可以把（19）式寫成比較簡單的表達(dá)式（20）其中2982.7KΩMF51型熱敏內(nèi)阻的內(nèi)阻—溫度特點(diǎn)（供參考）氣溫（內(nèi)阻(【實(shí)驗(yàn)器材】DHQJ-3型非平衡電橋?qū)嶒?yàn)儀，橋臂內(nèi)阻調(diào)節(jié)范圍為10Ω～11.11KΩ，步進(jìn)值為lΩ。實(shí)驗(yàn)儀面板示意圖如圖4所示。1、為工作電源負(fù)端；2、為R內(nèi)阻端；9、為工作電源正端；10、為數(shù)字電流表；11～14、為R內(nèi)阻調(diào)節(jié)盤電橋法測電阻，分別為1000、100、10、1內(nèi)阻盤；